Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время одно из центральных мест в современной биоорганической химии занимает вопрос о механизмах проникновения внутрь или переносе через клеточные мембраны различных биологических макромолекул (например, белков). Эти процессы сопровождаются значительными изменениями пространственной структуры участвующих в них белков. Детальные механизмы кон-формационных изменений представляют интерес как с точки зрения механизма функционирования отдельных белков, так и для изучения более общих процессов структурной реорганизации белков (например, сворачивание их нативной структуры).
В этой связи представляют интерес структурные аспекты функционирования порообразующих,токсинов. Токсины этого семейства -белковые молекулы, образующие при взаимодействии с мебранами ионные каналы. Характерной особенностью строения порообразующих белков является существование двух различных форм их пространственной организации: водорастворимой и мембранной. Для выяснения механизма их функционирования необходимо определить пространственную организацию молекулы как в водной среде, так и в мембране.
Ранее в лаборатории нейрорецепторов и нейрорегуляторов Института биоорганической химии им. М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН был впервые выделен и охарактеризован основной токсический компонент яда муравья Ectatomma tuberculatum, названный эктато-мином. Эктатомин обладает очень высокой токсичностью: летальная доза при внутримозговом введении мышам составляет 6,8 мкг/кг.' Показано, что эктатомин обладает каналообразущей активностью.
Цель работы. Установление пространственной структуры эктато-мина в водном растворе, а также исследование конформационной возможности образования эктатомином мембранного канала.
Научная новизна и практическая ценность работы. На основании данных 'н-ЯМР спектроскопии определено положение дисульфидных связей и впервые получена детальная пространственная структура эктатомина в водном растворе. Показана возможность встраивания эктатомина в мембрану без изменения вторичной структуры. Предложена модель образования эктатомином мембранного канала. Полученные результаты позволяют лучше понять связь структуры и функции токсинов, механизмы процессов, происходящих при встраивании водорастворимых белков в мембрану, а также позволят более целенаправленно вести дальнейшие исследования механизмов токсического действия эктатомина.
Аппробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы были доложены на 9-ом двустороннем Российско-Германском симпозиуме по химии белков и пептидов (Пущино, Россия, 1994) и на 3-ей международной конференции молодых ученых по молекулярной биотехнологии (Аскона, Швейцария, 1994). Полученный набор структур эктатомина депонирован в Брукхевенскую Базу Данных по пространственным структурам белков. По теме диссертации опубликовано две статьи.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, экспериментальной части и выводов. В первой главе, являющейся литературным обзором, рассмотрены работы, посвященные порообразующим токсинам, исследованию их структуры и функции, а также проведен анализ преимуществ и недостатков различных физико-химических методов, использованных в этих исследованиях. Во второй главе диссертации изложены отнесение сигналов в спектрах 'н-ЯМР эктатомина и расчет пространственной структуры молекулы по данным спектрскопии ЯМР. Третья глава посвящена исследованию юзможностей реорганизации белка при встраивании в мембрану и
